JP4875508B2 - 車両の車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームの前端と、フロントピラーの前端から車体前下方に延びる左右一対のアッパーメンバの前端とを結合する車両の車体前部構造に関する。

左右一対のフロントサイドフレームの前端側面と、左右一対のフロントピラーの前端から車体前下方に延びる左右一対のアッパーメンバの前端側面とを、車幅方向に延びる連結部材を介して連結した車体前部構造が、下記特許文献１により公知である。
特開２００５−１１２１７３号公報

ところで上記特許文献１に記載されたものは、アッパーメンバを略直線状に形成することで、正面衝突の荷重をアッパーメンバからフロントピラーに伝達して衝撃吸収効果を高めるという効果を発揮するが、フロントサイドフレームおよびアッパーメンバが連結部材を介して同じ高さで連結されているため、衝突時に自車両のフロントサイドフレームの前端およびアッパーメンバの前端の高さが、他車両のバンパービームやサイドシルの高さと一致していないと、それらがすれ違って充分な衝撃吸収効果が得られない可能性があった。またフロントサイドフレームとアッパーメンバとが連結部材を介して連結されているため、フロントサイドフレームおよびアッパーメンバ間での衝突荷重の伝達が不十分になり、やはり充分な衝撃吸収効果が得られない可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車高の異なる他車両との衝突時にフレームどうしのすれ違いを防止して相互の衝撃吸収効果を高めるとともに、自車両に入力された衝突荷重を多くの部材に分散して衝撃吸収効果を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームの前端と、フロントピラーの前端から車体前下方に延びる左右一対のアッパーメンバの前端とを結合する車両の車体前部構造において、前記アッパーメンバの前部をハイドロフォームにより車幅方向内向きに屈曲させて屈曲部を形成し、車幅方向に延びる前記屈曲部の先端部上面を前記フロントサイドフレームの前端部下面に上下方向に重ね合わせて結合し、前記フロントサイドフレームおよび前記アッパーメンバの結合部に跨がるように固定したバンパービームエクステンションを車体前方に向けて突設し、前記バンパービームエクステンションの前端にバンパービーム支持したことを特徴とする車両の車体前部構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記アッパーメンバの前記屈曲部の下面にサブフレームの前部を支持したことを特徴とする車両の車体前部構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前 記バンパービームエクステンションにラジエータサポートを支持したことを特徴とする車両の車体前部構造が提案される。

請求項１の構成によれば、フロントピラーの前端から車体前下方に延びる左右一対のアッパーメンバの前部をハイドロフォームにより車幅方向内向きに屈曲させて屈曲部を形成し、その車幅方向に延びる屈曲部の先端部上面を車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームの前端部下面に上下方向に重ね合わせて結合したので、車両の正面衝突時に上下に重ねて結合されたフロントサイドフレームおよびアッパーメンバの結合部の上端から下端までの上下方向に広い領域で衝突荷重を受け止めることができ、車高の異なる他車両との衝突時にフレームどうしのすれ違いを防止して相互の衝撃吸収効果を高めることができるだけでなく、アッパーメンバの屈曲部の車幅方向の幅はフロントサイドフレームの車幅方向の幅よりも広いので、他車両とオフセット衝突するような場合に車幅方向の広い領域で衝突荷重を受けて衝撃吸収効果を確保することができる。またアッパーメンバの屈曲部をハイドロフォームにより成形したので、低コストで複雑な形状の屈曲部を形成することができる。しかもフロントサイドフレームの前端とアッパーメンバの前端とが連結部材を介さずに直接連結されるので、フロントサイドフレームおよびアッパーメンバの両方に衝突荷重を分散して衝撃吸収効果を高めることができる。更に、衝突荷重に対してアッパーメンバの屈曲部は車体後方に曲げ変形して衝撃を吸収するので、衝撃吸収効果を高めることができる。更にまた、フロントサイドフレームおよびアッパーメンバの結合部からバンパービームエクステンションを車体前方に向けて突設し、その前端にバンパービームを支持したので、車両の衝突時にバンパービームに入力された衝突荷重をフロントサイドフレームおよびアッパーメンバの両方に分散して効果的に吸収することができる。

また請求項２の構成によれば、アッパーメンバの前端部の下面にサブフレームの前部を支持したので、サブフレームを支持すべくフロントサイドフレームの前端から下向きに延びるブラケットを廃止することができ、部品点数の削減および構造の簡素化が可能になる。

また請求項３の構成によれば、バンパービームエクステンションにラジエータサポートを支持したので、軽衝突時にバンパービームエクステンションが後退しても、ラジエータを支持するラジエータサポートがバンパービームエクステンションと共に後退することで、ラジエータの損傷を最小限に抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図６は本発明の実施の形態を示すもので、図１は車両の車体前部の斜視図、図２は図１の２方向矢視図、図３は図２の３−３線矢視図、図４は図２の２−２線矢視図、図５はフロントサイドフレームおよびアッパーメンバにバンパービームエクステンションを結合する部分の斜視図、図６は衝突時の作用説明図である。

図１〜図４に示すように、自動車の車体前部の左右両側部に車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム１１，１１が配置される。左右一対のフロントピラー（不図示）の前端から車体前下方に延びる左右一対のアッパーメンバ１２，１２の前部には概ね水平な水平部１２ａ，１２ａが形成され、それらの水平部１２ａ，１２ａに車幅方向内向きに屈曲する屈曲部１２ｂ，１２ｂが連設される。このようなアッパーメンバ１２，１２は、ハイドロフォーミングにより低コストで成形することができる。両アッパーメンバ１２，１２の屈曲部１２ｂ，１２ｂの車幅方向内端の上面が、両フロントサイドフレーム１１，１１の前端の下面に重ね合わされて一体に溶接Ｗ…される（図５参照）。

両フロントサイドフレーム１１，１１の下方に配置される四角枠状のサブフレーム１３は、車体前後方向に延びる左右一対の縦メンバ１４，１４と、車体左右方向に延びて両縦メンバ１４，１４の前端間を連結する前部横メンバ１５と、車体左右方向に延びて両縦メンバ１４，１４の後端間を連結する後部横メンバ１６とで構成されるもので、そこに図示せぬエンジン、トランスミッション、サスペンション等が組み付けられる。

サブフレーム１３は、その左右前端部が両アッパーメンバ１２，１２の屈曲部１２ｂ，１２ｂの下面にゴムブッシュジョイント１７，１７を介して弾性支持され、その左右後端部が、両フロントサイドフレーム１１，１１の下方への屈曲部の下面にゴムブッシュジョイント１８，１８を介して弾性支持される。

図５から明らかなように、両フロントサイドフレーム１１，１１の前端と両アッパーメンバ１２，１２の前端とが上下に重ね合わされて溶接Ｗ…された部分の前面に、左右一対のバンパービームエクステンション１９，１９が固定される。各バンパービームエクステンション１９の後部には、車幅方向に突出する左右一対の第１取付部１９ａ，１９ａと後方に延びる第２取付部１９ｂとが形成されており、第１取付部１９ａ，１９ａの下部を貫通する２本のボルト２０，２０がアッパーメンバ１２の屈曲部１２ｂの前面を貫通してウエルドナット２１，２１に締結され、第１取付部１９ａ，１９ａの上部を貫通する２本のボルト２２，２２がフロントサイドフレーム１１の前端のフランジ１１ａ，１１ａを貫通してウエルドナット２３，２３に締結され。第２取付部１９ｂを貫通する１本のボルト２４がフロントサイドフレーム１１の上面を貫通してウエルドナット２５に締結される。そして両バンパービームエクステンション１９，１９の前面にバンパービーム２６の左右両端部が支持される。

図１〜図３に示すように、ラジエータサポート２７は上下方向に延びる左右一対のラジエータサイドステー２８，２８と、両ラジエータサイドステー２８，２８の下端間を連結するラジエータロアステー２９と、両ラジエータサイドステー２８，２８の上端間を連結するラジエータアッパーステー３０とを備えて四角枠状に形成されており、両ラジエータサイドステー２８，２８の上下方向中間部が両バンパービームエクステンション１９，１９の車幅方向内面に連結されるとともに、両ラジエータサイドステー２８，２８の上端から斜め後方に延びるラジエータアッパーステー３０の左右一対の延長部３０ａ，３０ａが両アッパーメンバ１２，１２の前後方向中間部の上面に連結される。

ラジエータ３１はロアタンク３２と、アッパータンク３３と、両タンク３２，３３を接続するコア３４とで構成されており、ロアタンク３２の下面がラジエータロアステー２９に設けた２個のゴムブッシュジョイント３５，３５に支持され、またアッパータンク３３の上面が、ラジエータアッパーステー３０の前面にボルト３６，３６で固定した左右一対のラジエータ支持ブラケット３７，３７に設けたゴムブッシュジョイント３８，３８に支持される。

以上のように、両フロントサイドフレーム１１，１１の前端の下面に両アッパーメンバ１２，１２の前端の上面を上下に重ね合わせて結合し、その結合部の前面にバンパービームエクステンション１９，１９を介してバンパービーム２６を支持したので、車両の正面衝突時にバンパービーム２６に入力された衝突荷重をフロントサイドフレーム１１，１１およびアッパーメンバ１２，１２の両方に分散して効果的に吸収することができる。このとき、衝突荷重に対してアッパーメンバ１２，１２の屈曲部１２ｂ，１２ｂは車体後方に曲げ変形して衝撃を吸収するので、衝撃吸収効果を高めることができる。

しかもサブフレーム１３の前部を両アッパーメンバ１２，１２の前端の屈曲部１２ｂ，１２ｂの下面に結合したので、両フロントサイドフレーム１１，１１の下面にサブフレーム１３を支持するための特別の取付ブラケットを設けることが不要になって部品点数の削減および構造の簡素化が可能になるだけでなく、前記衝突荷重をサブフレーム１３にも分散して更に効果的に吸収することができる。

また左右一対のバンパービームエクステンション１９，１９の相対向する内側面にラジエータサポート２７の左右一対のラジエータサイドステー２８，２８を支持したので、車両の軽衝突時にバンパービーム２６に押されたバンパービームエクステンション１９，１９が後退した場合でも、バンパービームエクステンション１９，１９に支持されたラジエータサポート２７と共にラジエータ３１を後退させ、その損傷を最小限に抑えることができる。

また図６（Ａ）に示すように、本実施の形態の車体前部構造を備えた自車両が他車両と正面衝突する場合、両フロントサイドフレーム１１，１１の前端の下面に両アッパーメンバ１２，１２の前端の上面を上下に重ね合わせて結合したことで、前方からの荷重を受けることができる高さＨが大きくなり、例えば他車両のバンパービーム４１の位置が自車両のフロントサイドフレーム１１，１１の位置より低くても、両車両のフレームのすれ違いを防止して衝撃吸収効果を確保することができる。

また図６（Ｂ）に示すように、本実施の形態の車体前部構造を備えた自車両が他車両に対して側面衝突する場合、例えば他車両のサイドシル４２の位置が自車両のフロントサイドフレーム１１，１１より低くても、両車両のフレームのすれ違いを防止して衝撃吸収効果を確保することができる。

更に、フロントサイドフレーム１１，１１の前端に結合されるアッパーメンバ１２，１２の前部が車幅方向に延びる屈曲部１２ｂ，１２ｂを備えているため、その結合部はフロントサイドフレーム１１，１１の幅よりも広い前記屈曲部１２ｂ，１２ｂの幅Ｌ（図３参照）で衝突荷重を受けることができる。従って、他車両とオフセット衝突するような場合であっても、左右方向の広い領域で衝突荷重を受けて衝撃吸収効果を確保することができる。

ところで、フロントサイドフレーム１１，１１の前部が車幅方向に振動する現象が発生すると操縦安定性が低下する問題がある。この振動の強さの程度はイナータンスという指標によって表される。イナータンスとは、弾性体に振幅Ｆの周期的な加振力を入力したときに、加振点から離れた他の点に加速度Ａが生じた場合に、Ａ／Ｆで定義される。

従来の構造では、フロントサイドフレームの前端とアッパーメンバの前端とを、車幅方向に延びる連結部材を介して連結しているため、車体前部のフレーム剛性が低下してイナータンスが大きくなり、車両の操縦安定性能に悪影響を及ぼす問題があった。しかしながら、本実施の形態によれば、従来の前記連結部材に相当する屈曲部１２ｂ，１２ｂをアッパーメンバ１２，１２の一部として一体に形成したことで、イナータンスを小さくして車両の操縦安定性能を高めることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

車両の車体前部の斜視図 図１の２方向矢視図 図２の３−３線矢視図 図２の２−２線矢視図 フロントサイドフレームおよびアッパーメンバにバンパービームエクステンションを結合する部分の斜視図 衝突時の作用説明図

１１ フロントサイドフレーム
１２ アッパーメンバ
１２ｂ 屈曲部
１３ サブフレーム
１９ バンパービームエクステンション
２６ バンパービーム
２７ ラジエータサポート

Claims (3)

1. 車体前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレーム（１１）の前端と、フロントピラーの前端から車体前下方に延びる左右一対のアッパーメンバ（１２）の前端とを結合する車両の車体前部構造において、
   前記アッパーメンバ（１２）の前部をハイドロフォームにより車幅方向内向きに屈曲させて屈曲部（１２ｂ）を形成し、車幅方向に延びる前記屈曲部（１２ｂ）の先端部上面を前記フロントサイドフレーム（１１）の前端部下面に上下方向に重ね合わせて結合し、
   前記フロントサイドフレーム（１１）および前記アッパーメンバ（１２）の結合部に跨がるように固定したバンパービームエクステンション（１９）を車体前方に向けて突設し、前記バンパービームエクステンション（１９）の前端にバンパービーム（２６）を支持したことを特徴とする車両の車体前部構造。
2. 前記アッパーメンバ（１２）の前記屈曲部（１２ｂ）の下面にサブフレーム（１３）の前部を支持したことを特徴とする、請求項１に記載の車両の車体前部構造。
3. 前記バンパービームエクステンション（１９）にラジエータサポート（２７）を支持したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両の車体前部構造。

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